金沙江原水超滤膜处理的产水量变化

No.1 工艺概况

乌东德右岸水厂以金沙江为原水，设计供水能力为5 000m³/d，原工艺采用一体化净水器。由于一体化净水器在原水浊度波动较大时存在局限性，且金沙江原水受重金属影响，出水水质不符合《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2006)，超滤膜因能耗低、产水量高、出水水质好，且便于与其他工艺相结合，成为该水厂工艺改造的最佳选择。改造后，原一体化净水器作为超滤系统的预处理工艺，出水进入中间水池。超滤系统由中间水池、进水泵、自清洗过滤器、化学清洗系统、压力变送器、真空系统、反洗水箱、管道阀门以及相应的自控组成。中间水池液位计检测水位，保护原水泵不干转。输水管在室外地下敷设部分采用钢管，室内管道选用UPVC管，超滤膜工艺流程如图1所示。

膜过滤装置是处理系统的核心部分，其处理效果直接影响出水水质和水量。膜过滤装置由膜组件、支架、阀门、管路仪表及自控系统组成。膜过滤装置阀门采用气动阀，便于自动控制，另外，为系统检修方便平行设置手动阀门。在正常过滤运行中，原水从膜过滤装置下部的进水管进入膜纤维的内表面。正常情况下，操作压力控制在0.1 MPa以下，过膜压差控制在0.08 MPa以下。出水经上部的过滤出水管汇集后流入反洗罐，过滤模式属于全量过滤模式。系统的主要参数：设计总产水量为5 000m³/d；系统产水率为90%；设计膜通量为2.4m³/h；共设3个膜组；操作模式为全量过滤。

No.2 运行问题

运行中发现，1#、2#、3#模组产水量较前一月(1月～2月)明显下降，即1月～2月超滤膜产水量约为150m3/h，3月～4月产水量约为120m3/h。随着乌东德工区温度逐渐升高，用水量日益增加，如超滤膜产水量下降引起供水量不足，将导致最高日最高时不能满足用水量。

No.3 问题分析方法与结果

3.1 问题分析步骤

为解决这一问题，公司组织供水运行部相关技术人员成立事故分析小组，分以下步骤完成对超滤膜的检查：

(1)检查右岸水厂取水泵站运行工况，排除取水能力不足问题；

(2)检测一体化净水器出水浊度，调整加药量，检查超滤膜进水浊度是否在正常范围内(≤5 NTU)；

(3)检查超滤膜自动化系统，参数设置是否错误；

(4)结合电气二次图纸检查进水泵供水量、水压、频率设置是否正确；

(5)检查超滤膜各个空气开关是否在正常工作位置。

3.2 问题分析过程结果

(1)根据值班记录及现场检测，右岸水厂取水能力≥150 m3/h，正常取水时基本稳定在160 m3/h左右，排除取水能力不足引起超滤膜产水不足的情况；

(2)经检测，一体化净水器出水浊度为15～30 NTU，调整加药量并不能使浊度下降。一体化净水器出水浊度大于超滤膜进水浊度标准，可能导致超滤膜堵塞，影响工况；

(3)检查超滤膜自动化系统，参数设置正确；

(4)结合电气二次图纸检查进水泵供水量、水压、频率，设置正确；

(5)检查超滤膜各个空气开关，处于正常工作位置。

因此，超滤系统进水浊度不达标，可能是超滤膜堵塞、产水量降低的主要原因。

No.4 解决方法

4.1 降低超滤膜进水浊度

(1)新建混泥土絮凝沉淀池，降低一体化净水器的预处理负荷；

(2)综合整治一体化净水器：配套建设的高效沉淀池实施防腐处理，顶盖加固；对二沉池、滤池清洗以及反冲洗系统进行维护。

4.2 增加超滤膜药洗次数

不同的膜污染物需用不同的药剂来去除，如表1所示。对于无机污染物，主要用酸性物质去除，Ca2+、Mg2+等物质会在膜表面形成沉淀，能够在投加酸性物质后溶解，从而在膜表面脱除；同时，酸能够起到一定的扩孔作用，使阻塞在膜孔中的污染物在循环时从膜孔中导出。对于有机膜污染，氧化剂、碱和表面活性剂都是比较有效的去除药剂。研究发现，pH和热相结合的方法能够很好地去除乳酪超滤造成的污染。表面活性剂主要是通过增加有机污染物和清洗液之间的作用力，使污染物能够更容易地被清洗液带出。在使用碱和表面活性剂效果不好的情况下，可以投加200～500 mg/L(根据不同的膜材质决定)的NaClO或者H2O2，在使用时一定要注意膜的耐氧化性。

膜的化学清洗过程，主要是使膜污染物溶于化洗液或者化洗液与污染物界面间有很强的作用力。化洗液在膜组件内沿膜表面或者通过膜孔时，使膜得到清洁，因此，在化学清洗的过程中，膜组件内的水流应该有如图2所示的水流方向。过膜化洗时药液从原水口(A口)流入，从净水口(B)口流出，水流经过膜孔，通过各种物理和化学作用使膜孔内部吸附的污染物随化洗液流出膜孔，使膜得到清洁；不过，膜化学清洗时，化洗液从浓水口C流出，主要清洗附着在膜表面的污染物。

调整时，由以前半年一次的化学清洗频率更改为30～90 d一次化洗，在控制面板将参数设置修改为符合实际情况的合理参数，增加反冲洗时间。

经验证，模组化学清洗之后，产水量显著上升，由42 m3/h上升至55 m3/h。但在浊度>10 NTU使用时，膜组被污染周期会急剧缩短。

No.5 结论

(1)超滤膜在城镇给水系统中应用时，应根据进水浊度控制化学清洗周期。

(2)当超滤膜进水浊度<5 NTU时，化学清洗周期宜为4～6个月。

(3)进水浊度处在5～10 NTU时，应根据超滤膜进膜压力、产水量等参数选择化洗周期，宜为3～4个月。

(4)当进水浊度>10 NTU时，为保障膜组安全及使用寿命，应对上一单位处理工艺进行整改。